专利名称：抗抖动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗抖动装置，根据其位置可对施加的进行线性及旋转运动的力的方向进行控制。
背景技术：
近年来，出现了一种用于照相装置的抗抖动装置。该抗抖动装置通过移动垂直于光轴的平面上的手抖动(hand-shake)校正透镜或者平面成像装置，使其与成像过程中产生的手抖动的量相对应，从而校正手抖动的影响。带有手抖动校正镜头或成像装置的可移动单元(组件)可在重力作用下发生移位(shift)。
公开号为2003-091028的日本未经审查的专利公开说明书(KOKAI)公开了一种带有抗抖动装置的相机。该抗抖动装置包括两个驱动单元，分别在不同的方向提供驱动力(driving force)。而且，该抗震装置包括一个检测器，用于检测作用于该抗抖动装置上的重力的方向。通过根据测得的重力方向而选择用于补偿重力移位的驱动单元，并使选择的驱动单元产生除了抗抖动操作所需的驱动力以外的力，该抗抖动装置可校正重力移位。
然而，在手抖动行为(effect)中还存在围绕光轴的旋转运动，重力也影响手抖动的校正操作中的旋转运动的校正。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种抗抖动装置，无论重力作用于抗抖动装置的方向如何，其均可精确地校正由手抖动行为所引起的旋转运动。
根据本发明，提供了一种抗抖动装置，包括可移动单元、固定单元、第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元、第四驱动单元、第一检测器、第二检测器，以及控制单元。可移动单元可沿着第一方向及与第一方向不同的第二方向移动并可在与第一及第二方向都平行的可移动平面上旋转。固定单元支撑可移动单元。第一及第二驱动单元分别在第一方向上为可移动单元提供第一及第二驱动力。第三及第四驱动单元分别在第二方向上为可移动单元提供第三及第四驱动力。第一、第二、第三及第四驱动单元与可移动单元及固定单元中的一个连接。第一检测器检测作用于可移动单元上的重力方向。第二检测器检测围绕与可移动平面垂直的直线的旋转运动。控制单元控制第一、第二、第三及第四驱动力。控制单元控制第三及第四驱动力，以校正当重力方向与第一方向平行时的旋转运动。控制单元控制第一及第二驱动力，以校正当重力方向与第二方向平行时的旋转运动。
通过下列描述并参照附图，本发明的目的及优点将更容易理解，其中图1是显示第一及第二实施例中的带有抗抖动装置的相机的立体图；图2是显示第一及第二实施例中的抗抖动装置的电学结构的电路图；图3是在第一实施例中的成像装置的支撑部分的前视图，其包括可移动单元和固定单元；图4例示了沿着图3中的线a-a的剖面构造图；图5是可移动平面的图示，解释了如何基于在第一方向上的两个位置和第二方向上的两个位置来计算位置P；图6是相机的透视图，解释了当相机处于水平位置时，在第一实施例中对可移动单元的控制；图7是相机的透视图，解释了当相机处于垂直位置时，在第一实施例中对可移动单元的控制；图8例示了第一方向x、第二方向y及重力方向之间的关系，解释了根据相机的倾斜用于旋转的驱动单元的变化；图9例示了第一方向x、第二方向y及重力方向之间的关系，解释了根据相机的倾斜用于旋转的驱动单元的变化；
图10例示了第一方向x、第二方向y及重力方向之间的关系，解释了根据相机的倾斜用于旋转的驱动单元的变化；图11例示了当相机的光轴相对于地面倾斜时，第一方向、第二方向、重力方向及重力投影方向之间的关系；图12例示了第一方向、第二方向、重力方向及重力投影的标准方向之间的关系；图13例示了当可移动单元在水平位置被第三及第四驱动单元的驱动力驱动旋转时，第三及第四驱动单元的电磁力的分解(breakdown)；图14例示了当可移动单元在水平位置被来自的第一及第二驱动单元的驱动力驱动旋转时，第一及第二驱动单元的电磁力的分解；图15是在第二实施例中的成像装置的支撑部分的前视图，其包括可移动单元和固定单元；图16例示了沿着图15中的线b-b的剖面构造图；图17是可移动平面的图示，解释了如何基于在第一方向上的两个位置和第二方向上的两个位置来计算位置P；图18是相机的透视图，解释了当相机处于水平位置时，在第二实施例中对可移动单元的控制；图19是相机的透视图，解释了当相机处于垂直位置时，在第二实施例中对可移动单元的控制。
具体实施例方式
下面参照附图中显示的实施例，对本发明进行描述。
为了解释在该实施例中的方向，设定了相机的第一方向x、第二方向y以及第三方向z(见图1)。第一方向x为水平方向，其与光轴LX及地面垂直。第二方向y为垂直方向，其与光轴LX及第一方向x垂直。第三方向z为水平方向，其与光轴LX平行，但与第一方向x及第二方向y都垂直。
下面参照图1-图5对第一实施例进行解释。
图4显示了沿着图3中的线a-a的剖面结构图。
相机60包括电源开关按钮61、快门按钮(release button)62、LCD显示屏63、CPU40、成像模块44、AE(自动曝光)单元45、AF(自动调焦)单元46、成像单元64以及相机镜头68(见图1及图2)。
通过按下电源开关按钮61，电源开关47的状态由打开状态转换成关闭状态，或者从关闭状态转换成打开状态。
成像装置48位于成像单元64中(见图4)。例如，成像装置48为CCD、CMOS等等。成像装置48通过相机镜头68接收包含了拍照物体图像的光，拍照物体的图像显示在LCD显示屏63。
当操作人员将快门按钮62按下一半时，光度测定开关41转换至开启状态，从而进行光度测定操作、AF感光(sensing)操作以及聚焦操作。
当操作人员将快门按钮62完全按下时，快门开关42转换至开启状态，从而进行成像操作。
CPU40控制相机60的每个单元，关于相机的一些操作，包括抗抖动操作，其将在后面进行解释。
成像模块44驱动成像单元64。AE单元45对拍照物体进行光度测定操作并计算曝光值。与曝光值相对应，AE单元45计算光圈值以及曝光时间的长短，这些值对成像来说是必须的。AF单元执行AF感光操作。与感光操作的结果相对应，AF单元进行成像所必须的聚焦操作。在聚焦操作中，相机镜头68的位置沿着光轴LX的方向移动。
相机60的抗抖动部分包括CPU 40、角速度检测单元49、驱动电路52、成像装置支撑装置(supporting-apparatus)10以及位置检测器55(见图1及图2)。
当操作人员按下抗抖动按钮69时，抗抖动开关43转换至开启状态。当抗抖动开关43处于开启状态时，通过在每个预定的时间间隔驱动角速度检测单元49及成像装置支撑装置10来进行抗抖动操作。抗抖动操作独立于其它操作而进行，包括上面提到的光度测定操作等。
与开关41-43的输入信号相对应的各种输出命令由CPU40控制。
将与光度测定开关41是处于开启还是关闭状态有关的信息输入到CPU40的端口P41，作为1位二进制数字信号。
将与快门开关42是处于开启还是关闭状态有关的信息输入到CPU40的端口P42，作为1位二进制数字信号。
将与抗抖动开关43是处于开启还是关闭状态有关的信息输入到CPU40的端口P43，作为1位二进制数字信号。
接着，对于角速度单元49、位置检测器55、驱动电路52、成像装置支撑装置10以及霍尔元件信号处理单元53与CPU40的输入及输出有关的细节进行解释。
角速度单元49包括第一角速度传感器50a、第二速度传感器50b、第三速度传感器50c以及组合放大器与高通滤波电路51。第一角速度传感器50a在每个预定的时间间隔(1ms)检测相机60的角速度的第一方向x的速度分量；第二角速度传感器50b在每个预定的时间间隔(1ms)检测相机60的角速度的第二方向y的速度分量；第三角速度传感器50c在每个预定的时间间隔(1ms)检测在与第三方向z垂直的平面上的角速度的旋转速度分量，即后面提到的可移动平面。
组合放大器与高通滤波电路51将与角速度的第一方向x有关的信号放大，即将角速度的第一方向x上的速度分量放大。然后组合放大器与高通滤波电路51由与角速度的第一方向x有关的放大信号，来降低零位电压，并减少和第一角速度传感器50a的全景拍摄(spanning)。然后，组合放大器与高通滤波电路51向CPU40的A/D转换器A/D0输出模拟信号作为第一角速度vx。
组合放大器与高通滤波电路51将与角速度的第二方向y有关的信号放大，即将角速度的第二方向y上的速度分量放大。然后组合放大器与滤波电路51由与角速度的第二方向y有关的放大信号，来降低零位电压，并减少第二角速度传感器50b的全景拍摄。然后，组合放大器与高通滤波电路51向CPU40的A/D转换器A/D1输出模拟信号作为第二角速度vy。
组合放大器与高通滤波电路51将与角速度的旋转速度有关的信号放大，即将在角速度的可移动平面上的旋转速度分量放大。然后组合放大器与滤波电路51由与角速度的旋转速度有关的放大信号，来降低零位电压，并减少第三角速度传感器50c的全景拍摄。然后，组合放大器与高通滤波电路51向CPU40的A/D转换器A/D2输出模拟信号作为第三角速度vθ。
CPU40将第一、第二及第三角速度vx、vy、vθ分别输入到A/D转换器A/D0、A/D1和A/D2中，转换成数字信号。然后CPU40基于转换的数字信号及转换系数，并考虑焦距因素，计算出在预定时间(1ms)所产生的手抖动量。该手抖动量包括第一方向x的分量，第二方向y的分量以及可移动平面的旋转分量。
CPU40计算与第一方向x、第二方向y以及旋转角度计算的手抖动的量相对应而应当移动并旋转到的成像单元64的位置S。
位置S在第一方向x的定位设定为sx，位置S在第二方向y的定位设定为sy，位置S在可移动平面上的旋转角度设定为sθ。
通过使用在后面描述的电磁力，来实现包括成像单元64的可移动单元20的运动。将可移动单元20移动并旋转到位置S的驱力D具有第一水平PWM负载(duty)dx1作为第一方向x的驱动力分量，第二水平PWM负载dx2作为另一第一方向x的驱动力分量，第一垂直PWM负载dy1作为第二方向y的驱动力分量，以及第二垂直PWM负载dy2作为另一第二方向y的驱动力分量。将来自CPU40的PWM0及PWM1的第一及第二水平PWM负载dx1、dx2以及来自CPU40的PWM2及PWM3的第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2输入到驱动电路52中。
成像装置支撑装置10包括可移动单元20和固定单元30(见图2及图3)。可移动单元20具有成像单元64，成像装置支撑装置10使成像单元64移动并旋转到位置S。由于移动并旋转到位置S，在成像过程中成像装置48的成像表面上的拍摄的图像的移动被抵消，从而使到达成像装置48的成像表面上的待摄物体的图像得到稳定。因而，手的抖动影响得到校正。
通过第一、第二、第三及第四驱动单元(未显示)来驱动可移动单元20。基于第一及第二水平PWM负载dx1、dx2和第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2，驱动电路52对第一、第二、第三及第四驱动单元进行控制。
通过第一、第二、第三及第四驱动单元移动并旋转到的可移动单元20的测定位置(detected-position)P是由第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d以及霍尔元件信号处理单元53(位置检测操作)来检测。
将与第一方向x的位置分量相对应的第一及第二水平位置测定信号px1、px2分别输入到CPU40的A/D转换器A/D3、A/D4。将与第二方向y的位置分量相对应的第一及第二垂直位置测定信号py1、py2分别输入到CPU40的A/D转换器A/D5、A/D6。模拟信号即第一及第二水平位置测定信号px1、px2分别通过A/D转换器A/D3、A/D4转换成数字信号(A/D转换操作)。模拟信号即第一及第二垂直位置测定信号py1、py2分别通过A/D转换器A/D5、A/D6转换成数字信号(A/D转换操作)。
在A/D转换操作之后，将测定位置P的第一方向x的第一数据设为pdx1，其对应于第一水平位置测定信号px1。在A/D转换操作之后，将测定位置P的第一方向x的第二数据设为pdx2，其对应于第二水平位置测定信号px2。在A/D转换操作之后，将测定位置P的第二方向y的第一数据设为pdy1，其对应于垂直位置测定信号py1。在A/D转换操作之后，将测定位置P的第二方向y的第二数据设为pdy2，其对应于垂直位置测定信号py2。
基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2，CPU40计算出测定位置P的第一方向x的第一位置pxx。基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2，CPU40计算出测定位置P的第二方向y的第二位置pyy。基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2，CPU40计算出测定位置P在xy平面上的旋转角度pθ。
位置检测器55是一种加速度传感器。位置检测器(detector)55检测重力投影方向。从第三方向z观察，将投影于可移动平面上的重力方向设为重力投影方向。基于重力方向来检测第三倾斜角tθ(-180°＜＝tθ＜＝180°)，重力方向与第二方向y的反方向之间的角度设定为第三倾斜角tθ。第三倾斜角tθ输入到CPU的A/D转换器A/D7。模拟信号即第三倾斜角tθ通过A/D转换器A/D7转换成数字信号(A/D转换操作)。
基于以下来控制第一、第二及第三驱动单元的运动可移动单元10的测定位置P的数据(pxx、pyy、pθ)、应当移动并旋转到的位置S的数据(sx、sy、sθ)以及第三倾斜角tθ的数据。
第一驱动单元包括用于在第一方向x上移动的第一线圈21a及第一磁铁31a。第二驱动单元包括用于在第一方向x上移动的第二线圈21b及第二磁铁31b。第三驱动单元包括用于在第二方向y上移动的第三线圈21c及第三磁铁31c。第四驱动单元包括用于在第二方向y上移动的第四线圈21d及第四磁铁31d。
可移动单元20包括可移动电路板22，第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c、21d，成像单元64，第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d，球测板(球接板)24以及平板25(见图3及图4)。
固定单元30包括第一、第二、第三及第四磁铁31a、31b、31c、31d，第一、第二、第三及第四磁轭32a、32b、32c、32d以及基板33(见图3及图4)。
可移动单元20及固定单元30之间留有第一、第二、第三及第四球珠(ball)11a、11b、11c、11d。第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d定位于与第三方向z垂直的单一平面上。第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d可在球测板24及基板33之间滚动。可移动单元20与固定单元30通过第一、第二、第三及第四球珠11a、11b、11c、11d保持接触。因此，在可移动单元20可在第一方向x及第二方向y上移动并可围绕与光轴LX平行的线旋转时，固定单元30为可移动单元20提供了支撑。
可移动单元20由固定单元30通过固定于固定单元30或者相机60中的推动(urging)元件，如弹簧等沿着第三方向z上推动(urge)，保持了可移动单元20在可移动平面上的移动及旋转状态。
成像装置48的成像表面设置为类似矩形的形状，成像表面具有两条对角线，这两条对角线的交点设定为成像装置48的中心。
当成像装置48的中心定位于相机镜头68的光轴LX上时，设定可移动单元20与固定单元30之间的位置关系，使可移动单元20在第一方向x及第二方向y都定位于其可移动范围的中心，以充分利用成像装置48的成像范围的全部大小。而且，在可移动单元20移动和旋转之前的初始状态，设定可移动单元20与固定单元30的位置关系，使可移动单元20位于可移动范围的中心。此外，在初始状态下，设定可移动单元20与固定单元30的位置关系，使成像装置48的成像表面的四个边分别与第一方向x或第二方向y平行。
从相机镜头68一侧观察，成像单元64及平板25沿着光轴LX方向与可移动单元20的可移动电路板22依次连接。成像单元64包括成像装置48、载物台(stage)65、压缩(pressing)元件66以及光低通滤波器67。载物台65及平板25沿光轴LX方向支撑成像装置48、压缩元件66以及光低通滤波器67。球测板24与载物台65连接。
成像装置48通过平板25与可移动电路板22相连。平板25由金属材料制成。平板25具有散热作用，其通过与成像装置48接触而将成像装置48产生的热量散去。成像装置被定位使得成像装置48的成像表面与相机镜头68的光轴LX平行。
可移动电路板22的形状设置为近似于十字形，可移动电路板22包括中心(central)元件22e，第一、第二、第三及第四侧面元件22a、22b、22c、22d。第一及第二侧面元件22a、22b从中心元件22e沿着第二方向y伸出，第三及第四侧面元件22c、22d从中心元件22e沿着第一方向x伸出。
成像单元64与中心元件22e相连，第一线圈21a与第一侧面元件22a相连，第二线圈21b与第二侧面元件22b相连，第三线圈21c与第三侧面元件22c相连，第四线圈21d与第四侧面元件22d相连。第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c及21d形成薄片(sheet)螺旋状线圈模式。
在可移动单元20旋转之前，第一线圈21a的线圈模式具有与第二方向y平行的线段(line segment)。该与第二方向y平行的线段用于产生第一电磁力Pw1，其方向与第一方向x相同。可移动单元20借助第一电磁力Pw1沿着第一方向x移动。
在可移动单元20旋转之前，第二线圈21b的线圈模式具有与第二方向y平行的线段。该与第二方向y平行的线段用于产生第二电磁力Pw2，其方向与第一方向x相同。可移动单元20借助第二电磁力Pw2沿着第一方向x移动。
在可移动单元20旋转之前，第三线圈21c的线圈模式具有与第一方向x平行的线段。该与第一方向x平行的线段用于产生第三电磁力Pw3，其方向与第二方向y相同。可移动单元20借助第三电磁力Pw3沿着第二方向y移动。
在可移动单元20旋转之前，第四线圈21d的线圈模式具有与第一方向x平行的线段。该与第一方向x平行的线段用于产生第四电磁力Pw4，其方向与第二方向y相同。可移动单元20借助第四电磁力Pw3沿着第二方向y移动。
基于与第二方向y平行的第一线圈21a的线段上流过的电流和第一磁铁31a的磁场，产生沿着第一方向x的第一电磁力Pw1。
基于与第二方向y平行的第二线圈21b的线段上流过的电流和第二磁铁31b的磁场，产生沿着第一方向x的第二电磁力Pw2。
基于与第一方向x平行的第三线圈21c的线段上流过的电流和第三磁铁31c的磁场，产生沿着第二方向y的第三电磁力Pw3。
基于与第一方向x平行的第四线圈21d的线段上流过的电流和第四磁铁31d的磁场，产生沿着第二方向y的第四电磁力Pw4。
第一电磁力Pw1是一种合力，其包括第一线圈21a中所有与第二方向y平行的线段中产生的全部的力。将用于接收第一电磁力Pw1的单个位点设为第一驱动位点26a。第一线圈21a的线圈模式设置为使第一驱动位点26a定位于第一线圈21a的中心的方式。
第二电磁力Pw2是一种合力，其包括第二线圈21b中所有与第二方向y平行的线段中产生的全部的力。将用于接收第二电磁力Pw2的单个位点设为第二驱动位点26b。第二线圈21b的线圈模式设置为使第二驱动位点26b定位于第二线圈21b的中心的方式。
第三电磁力Pw3是一种合力，其包括第三线圈21c中所有与第一方向x平行的线段中产生的全部的力。将用于接收第三电磁力Pw3的单个位点设为第三驱动位点26c。第三线圈21c的线圈模式设置为使第三驱动位点26c定位于第三线圈21c的中心的方式。
第四电磁力Pw4是一种合力，其包括第四线圈21d中所有与第一方向x平行的线段中产生的全部的力。将用于接收第四电磁力Pw4的单个位点设为第四驱动位点26d。第四线圈21d的线圈模式设置为使第四驱动位点26d定位于第四线圈21d的中心的方式。
第一及第二线圈21a、21b分别与第一及第二侧面元件22a、22b相连，以满足下列条件一个条件是成像装置48的中心与第一及第二驱动位点26a、26b的连线中心相一致；另一个条件是在可移动单元20移动及旋转之前的初始状态下，第一及第二驱动位点26a、26b的连线(line segment connecting)与第一方向x平行的线相交。换言之，在可移动单元20移动及旋转之前的初始状态下，第一及第二驱动位点26a、26b的连线与第一方向x不平行。
第三及第四线圈21c、21d分别与第三及第四侧面元件22c、22d相连，以满足下列条件一个条件是成像装置48的中心与第三及第四驱动位点26c、26d的连线中心相一致；另一个条件是第三及第四驱动位点26c、26d的连线与第二方向y平行的线相交。换言之，第三及第四驱动位点26c、26d的连线与第二方向y不平行。
因此，通过控制第一、第二、第三及第四电磁力Pw1、Pw2、Pw3及Pw4的方向及大小，可移动单元20可在与可移动平面平行的平面上移动，并围绕穿过成像装置48的中心并与可移动平面垂直的线旋转。
第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c及21d通过挠性电路板(未显示)与驱动电路52相连，驱动电路52驱动第一、第二、第三及第四线圈21a、21b、21c及21d。如上所述，分别通过CPU 40的PWM0及PWM1将第一及第二水平PWM负载dx1、dx2输入驱动电路52，分别通过CPU40的PWM2及PWM3将第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2输入驱动电路52。
驱动电路52为分别与第一及第二水平PWM负载dx1、dx2相对应的第一及第二线圈21a、21b提供电力。通过为第一及第二线圈21a、21b提供电力所产生的第一及第二电磁力Pw1、Pw2，可移动单元20沿着第一方向x移动并在可移动平面上旋转。驱动电路52为分别与第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2相对应的第三及第四线圈21c、21d提供电力。通过为第三及第四线圈21c、21d提供电力所产生的第三及第四电磁力Pw3、Pw4，可移动单元20沿着第二方向y移动并在可移动平面上旋转。
第一霍尔元件23a与第一侧面元件22a相连，使第一霍尔元件23a定位于两条线的交点，其中一条线穿过成像装置48的中心并与第一方向x平行，而另一条线穿过第一驱动位点26a并与第二方向y平行。第二霍尔元件23b与第二侧面元件22b相连，使第二霍尔元件23b定位于两条线的交点，其中一条线穿过成像装置48的中心并与第一方向x平行，而另一条线穿过第二驱动位点26b并与第二方向y平行。
第三霍尔元件23c与第三侧面元件22c相连，使第三霍尔元件23c定位于两条线的交点，其中一条线穿过成像装置48的中心并与第二方向y平行，而另一条线穿过第三驱动位点26c并与第一方向x平行。第四霍尔元件23d与第四侧面元件22d相连，使第四霍尔元件23d定位于两条线的交点，其中一条线穿过成像装置48的中心并与第二方向y平行，而另一条线穿过第四驱动位点26d并与第一方向x平行。
第一、第二、第三及第四磁轭32a、32b、32c及32d以及第一、第二、第三及第四磁铁31a、31b、31c及31d与固定单元30的基板33相连。基板33设置于可移动电路板22与相机镜头68之间，使得基板33与成像装置48的成像表面保持平行。可移动电路板22可设置于基板33及相机镜头68之间。
第一磁铁31a通过第一磁轭32a与位于固定单元30一侧的可移动单元20相连。第一磁铁31a设置在固定单元30上，使第一磁铁31a沿第三方向z朝向第一线圈21a以及第一霍尔元件23a。
同样地，第二磁铁31b通过第二磁轭32b与位于固定单元30一侧的可移动单元20相连。第二磁铁31b设置在固定单元30上，使第二磁铁31b沿第三方向z朝向第二线圈21b以及第二霍尔元件23b。
同样地，第三磁铁31c通过第三磁轭32c与位于固定单元30一侧的可移动单元20相连。第三磁铁31c设置在固定单元30上，使第三磁铁31c沿第三方向z朝向第三线圈21c以及第三霍尔元件23c。
同样地，第四磁铁31d通过第四磁轭32d与位于固定单元30一侧的可移动单元20相连。第四磁铁31d设置在固定单元30上，使第四磁铁31c沿第三方向z朝向第四线圈21d以及第四霍尔元件23d。
第一及第二磁铁31a、31b的N极与S极设置于第一方向x上，第三及第四磁铁31c、31d的N极与S极设置于第二方向y上。
第一磁轭32a由软磁材料制成。第一磁轭32a从第二方向y观察时呈方U形沟槽。第一磁轭32a固定于位于基板33一侧的可移动单元20上。第一磁铁31a、第一线圈21a以及第一霍尔元件23a沿第三方向z设置于第一磁轭32a的沟槽内。
第一磁轭32a与第一磁铁31a接触的一侧防止了第一磁铁31a的磁场泄露到周围环境中去。第一磁轭32a的另一侧增加了第一磁铁31a与第一线圈21a之间以及第一磁铁31a与第一霍尔元件23a之间的磁感应密度。
第二磁轭32b由软磁材料制成。第二磁轭32b从第二方向y观察时呈方U形沟槽。第二磁轭32b固定于位于基板33一侧的可移动单元20上。第二磁铁31b、第二线圈21b以及第二霍尔元件23b沿第三方向z设置于第二磁轭32b的沟槽内。
第二磁轭32b与第二磁铁31b接触的一侧防止了第二磁铁31b的磁场泄露到周围环境中去。第二磁轭32b的另一侧增加了第二磁铁31b与第二线圈21b之间以及第二磁铁31b与第二霍尔元件23b之间的磁感应密度。
第三磁轭32c由软磁材料制成。第三磁轭32c从第一方向x观察时呈方U形沟槽。第三磁轭32c固定于位于基板33一侧的可移动单元20上。第三磁铁31c、第三线圈21c以及第三霍尔元件23c沿第三方向z设置于第三磁轭32c的沟槽内。
第三磁轭32c与第三磁铁31c接触的一侧防止了第三磁铁31c的磁场泄露到周围环境中去。第三磁轭32c的另一侧增加了第三磁铁31c与第三线圈21c之间以及第三磁铁31c与第三霍尔元件23c之间的磁感应密度。
第四磁轭32d由软磁材料制成。第四磁轭32d从第一方向x观察时呈正方U形沟槽。第四磁轭32d固定于位于基板33一侧的可移动单元20上。第四磁铁31d、第四线圈21d以及第四霍尔元件23d沿第三方向z设置于第四磁轭32d的沟槽内。
第四磁轭32d与第四磁铁31d接触的一侧防止了第四磁铁31d的磁场泄露到周围环境中去。第四磁轭32d的另一侧增加了第四磁铁31d与第四线圈21d之间以及第四磁铁31d与第四霍尔元件23d之间的磁感应密度。
第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c及23d是利用霍尔效应进行电磁转换的元件，而且是单轴霍尔元件。第一霍尔元件23a检测第一水平位置测定信号px1，第二霍尔元件23b检测第二水平位置测定信号px2，第三霍尔元件23c检测第一垂直位置测定信号py1，第四霍尔元件23d检测第二垂直位置测定信号py2。
在可移动单元20旋转之前，当成像装置48的中心穿过光轴LX时，从第三方向z观察时，第一霍尔元件23a定位于朝向第一磁铁31a的N极与S极的中间区域的位置。因此，可利用能够基于单轴霍尔元件的线性输出变化进行精确的位置检测(position-detecting)操作的全部大小的范围，来进行位置检测操作。
同样地，在可移动单元20旋转之前，当成像装置48的中心穿过光轴LX时，从第三方向z观察时，位于第一方向X的第二霍尔元件23b的位置朝向第二磁铁31b的N极与S极的中间区域。在可移动单元20旋转之前，当成像装置48的中心穿过光轴LX时，从第三方向z观察时，位于第二方向Y的第三霍尔元件23c的位置朝向第三磁铁31c的N极与S极的中间区域。在可移动单元20旋转之前，当成像装置48的中心穿过光轴LX时，从第三方向z观察时，位于第二方向Y的第四霍尔元件23d朝向第四磁铁31d的N极与S极的中间区域。
霍尔元件信号处理单元53包括第一、第二、第三及第四霍尔元件信号处理电路54a、54b、54c、54d。第一、第二、第三及第四霍尔元件信号处理电路54a、54b、54c、54d分别通过挠性电路板(未显示)与第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d相连。
第一霍尔元件信号处理电路54a基于第一霍尔元件23a的输出信号检测第一霍尔元件23a的输出终端之间的第一水平电势差。第一霍尔元件信号处理电路54a基于垂直电势差(见图2)向CPU40的A/D转换器A/D3输出第一水平位置测定信号px1。第一水平位置测定信号px1沿第一方向x确定(specify)包括有第一霍尔元件23a的可移动单元20部分的位置(图5中的点A)。
第二霍尔元件信号处理电路54b基于第二霍尔元件23b的输出信号检测第二霍尔元件23b的输出终端之间的第二水平电势差。第二霍尔元件信号处理电路54b基于第二水平电势差(见图2)向CPU40的A/D转换器A/D4输出第一水平位置测定信号px2。第二水平位置测定信号px2沿第一方向x确定包括有第二霍尔元件23b的可移动单元20部分的位置(图5中的点B)。
第三霍尔元件信号处理电路54c基于第三霍尔元件23c的输出信号检测第三霍尔元件23c的输出终端之间的第一垂直电势差。第三霍尔元件信号处理电路54c基于第一垂直电势差(见图2)向CPU40的A/D转换器A/D5输出第一垂直位置测定信号py1。第一垂直位置测定信号py1沿第二方向y确定包括第三霍尔元件23c的可移动单元20部分的位置(图5中的点C)。
第四霍尔元件信号处理电路54d基于第四霍尔元件23d的输出信号检测第四霍尔元件23d的输出终端之间的第二垂直电势差。第四霍尔元件信号处理电路54d基于第二垂直电势差(见图2)向CPU40的A/D转换器A/D6输出第二水平位置测定信号py2。第二垂直位置测定信号py2沿第二方向y确定包括第四霍尔元件23d的可移动单元20部分的位置(图5中的点D)。
四个霍尔元件23a、23b、23c、23d用于确定可移动单元20的位置及旋转角度。第一及第二霍尔元件23a、23b确定了可移动单元20上沿着第一方向x的两个点(点A与点B)的位置。第三及第四霍尔元件23c、23d确定了可移动单元20上沿着第二方向y的两个点(点C与点D)的位置。可移动单元20的位置及其在可移动平面上的旋转角度可基于与在第一方向x上的点A与点B有关的信息以及在与第二方向y上的点C与点D有关的信息来确定。
利用图5解释如何确定可移动单元20的位置及旋转角度。点A、点B、点C及点D分别是第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c及23d在可移动单元20上定位的位置。线段AB与线段CD的交点设定为点P。
点P的位置及旋转角度(pxx、pyy、pθ)基于与点A与B在第一方向x上的位置和点C与D在第二方向y上的位置有关的信息来计算。
第一、第二、第三及第四霍尔元件23a、23b、23c、23d以及成像装置48设置于可移动单元20上，使线段AB与线段CD都在其线段的中点相交，从而使点P成为线段AB与线段CD的交点，使在第三方向上，成像装置48的中心与点P相一致。
点A在第一方向x上的位置由第一霍尔元件23a测定，作为第一水平位置测定信号px1。点B在第一方向x上的位置由第二霍尔元件23b测定，作为第二水平位置测定信号px2。点C在第二方向y上的位置由第三霍尔元件23c测定，作为第一垂直位置测定信号py1。点D在第二方向y上的位置由第四霍尔元件23d测定，作为第二垂直位置测定信号py2。
如上所述，第一及第二水平位置测定信号px1、px2以及第一及第二垂直位置测定信号py1、py2分别被转换成数字数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2。基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2以及线段AP、BP、CP、DP的长度d，按下列公式来计算位置P(pxx、pyy、pθ)的数据pxx＝(pdx1+pdx2)÷2；pyy＝(pdy1+pdy2)÷2；pθ＝cos-1{(pdx1-pdx2)/(2×d)}＝cos-1{(pdy1-pdy2)/(2×d)}。旋转角pθ为线段AP与第一方向x之间的夹角，或者线段CP与第二方向y之间的夹角(见图5)。
下面将解释如何控制可移动单元20的移动及旋转。
当可移动单元20沿着第一方向x移动时，CPU40控制第一及第二水平PWM负载dx1、dx2的值，使第一及第二电磁力Pw1、Pw2的方向和大小相同。
当可移动单元20沿着第二方向y移动时，CPU40控制第一及第二垂直PWM负载dy1、dy2的值，使第三及第四电磁力Pw3、Pw4的方向和大小相同。
当可移动单元20在可移动平面20上旋转，而且既不朝第一方向x移动，也不朝第二方向y移动时，CPU40按照下列三种控制模式中的一种来执行对PWM负载的控制在第一种模式中，CPU40控制第一及第二水平负载dx1、dx2的值，使第一及第二电磁力Pw1、Pw2方向相反，并使第一及第二电磁力Pw1、Pw2大小相同。在第二种模式中，CPU40控制第一及第二垂直负载dy1、dy2的值，使第三及第四电磁力Pw3、Pw4方向相反，并使第三及第四电磁力Pw3、Pw4大小相同。在第三种模式中，CPU40控制第一及第二水平负载dx1、dx2及的第一及第二垂直负载dy1、dy2值，使第一及第二电磁力Pw1、Pw2方向相反，使第三及第四电磁力Pw3、Pw4方向也相反，并使第一及第二电磁力Pw1、Pw2大小相同，使第三及第四电磁力Pw3、Pw4大小也相同。
可移动单元20在可移动平面上的旋转控制模式由上述三种模式基于由位置检测器55测得的第三倾斜角tθ来决定。
当第一方向x与地面平行，并且第二方向y与地面垂直时，将相机60的位置设为水平位置(见图6)。当在水平位置使用相机时，根据上述第一种控制模式，CPU40控制使可移动单元20旋转的第一及第二水平负载dx1、dx2。
在从水平位置围绕光轴LX旋转90度之后，相机60的位置设为垂直位置(见图7)。当在垂直位置使用相机时，根据上述第二种控制模式，CPU40控制使可移动单元20旋转的第一及第二垂直负载dy1、dy2。
下面将结合图8到图12详细描述基于第三倾斜角的控制模式。
图8-10表示了第三倾斜角、第一方向x、第二方向y以及重力方向之间的关系，其中相机镜头68的光轴LX与地面平行或者重力方向与可移动平面平行。图11、图12表示了第三倾斜角、第一方向x、第二方向y以及重力方向之间的关系，其中相机60围绕第一方向x旋转，或者相机镜头68的光轴与地面不平行。
重力方向与第一方向x之间的夹角设为第一角度(0°＜＝第一角度＜＝180°)，第一角度的正弦值设为第一正弦值。重力方向与第二方向y之间的夹角设为第二角度(0°＜＝第二角度＜＝180°)，第二角度的正弦值设为第二正弦值。
当第三倾斜角为0°时，第一及第二角度分别为90°及180°，并且第一及第二正弦值分别为1及0(见图8)。当第三倾斜角为10°时，第一及第二角度分别为100°及170°，并且第一及第二正弦值分别大约为0.98及0.17(见图9)。在第一正弦值大于第二正弦值的情况下，例如当第三倾斜角tθ为0°或10°时，第一及第二水平PWM负载值pdx1、pdx2被控制以旋转可移动单元20。当第三倾斜角tθ的大小处于下列范围时，第一正弦值大于第二正弦值-180°＜tθ＜-135°、-45°＜tθ＜45°、135°＜tθ＜180°。
相反，当第三倾斜角为90°时，第一及第二角度分别为180°及0°，并且第一及第二正弦值分别为1及0(见图10)。在第二正弦值大于第一正弦值的情况下，第一及第二垂直PWM负载值pdy1、pdy2被控制以旋转可移动单元20，即当第三倾斜角tθ的大小处于下列范围时-135°＜tθ＜-45°、45°＜tθ＜135°。
即使相机镜头68的光轴LX与地面不平行(见图11)，在第一正弦值大于第二正弦值的情况下，第一及第二水平PWM负载值pdx1、pdx2也被控制以旋转可移动单元20。同样地，即使相机镜头68的光轴LX与地面不平行，在第二正弦值大于第一正弦值的情况下，第一及第二垂直PWM负载值pdy1、pdy2也被控制以旋转可移动单元20。
如下所述，即使在第一角度及第二角度不能被检测，可基于第三倾斜角来判断第一正弦值是否大于第二正弦值。因此，即使在本实施例的检测器55不能检测到第一及第二角度，也可以判断出光轴LX是否不与地面平行。
水平位置的重力方向设为标准方向SD(见图12)。在图11及图12中，重力投影方向画作PD。标准方向SD与第二方向y相反，因此标准方向y与重力投影方向PD之间的夹角为第三倾斜角tθ。
重力投影方向PD与第一方向x之间的夹角设为第1′角(见图12)，第1′角的正弦值设为第1′正弦值。重力投影方向PD与第二方向x之间的夹角设为第2′角(见图12)，第2′角的正弦值设为第2′正弦值。当第1′正弦值大于第2′正弦值时，第一正弦值大于第二正弦值。当第2′正弦值大于第1′正弦值时，第二正弦值大于第一正弦值。
因此，当第三倾斜角tθ取下列范围内的值时，第一正弦值大于第二正弦值-180°＜tθ＜-135°、-45°＜tθ＜45°、135°＜tθ＜180°。相反，当第三倾斜角取下列范围内的值时，第二正弦值大于第一正弦值-135°＜tθ＜-45°、45°＜tθ＜135°。
上述控制得到的效果在下面参照附图13及图14进行解释。在下列说明中，相机60进行设置以使第三方向与地面平行，并使第三倾斜角θ为0°。图13表示了当第二方向y上的驱动力用于旋转可移动单元20时的状态。图14表示了当第一方向x上的驱动力用于旋转可移动单元20时的状态。
由于重力对可移动单元20的作用，光轴从成像装置48的中心偏移。即使没有进行抗抖动操作，与重力方向相反的驱动力也被施加到可移动单元20上，以抵消重力的影响。因此，第一、第二、第三及第四驱动单元将为可移动单元20提供包括抵消重力影响的力的合力F，后面以Fk表示，在抗抖动操作中使可移动单元20线性运动的力，后面以Fs表示，以及在抗抖动操作中使可移动单元20旋转运动的力，后面以Fr表示。
当第三方向z与地面平行，并且第三倾斜角tθ为0°时，重力方向平行与第二方向y。因此，力Fk由沿着第二方向y输出驱动力的第三及第四单元输出。
由于力Fr与合力F的比率的绝对值|Fr/F|很小，很难准确地按比例控制可移动单元20的旋转运动。当可移动单元20旋转的驱动力由第一及第二驱动单元供给时，力Fr与合力F的比率的绝对值|Fr/F|用图13进行解释。当可移动单元20旋转的驱动力由第三及第四驱动单元供给时，力Fr与合力F的比率的绝对值|Fr/F|用图14进行解释。在下面的解释中，假定在抗抖动操作中只存在旋转运动。
当由第一及第二单元为可移动单元20提供力Fr时，合力F与力Fr相等。因此，力Fr与合力F的比率的绝对值|Fr/F|为1(见图14)。另一方面，合力F为力Fk与Fr之和。因此，当由第三及第四单元为可移动单元20提供力Fr时，力Fr与合力F的比率的绝对值|Fr/F|为|Fr/(Fk+Fr)|。通常，力Fk大于力Fr，因此，该比率的绝对值小于1(见图13)。
为了使可移动单元20精确地旋转，优选力Fr与合力F的比率的绝对值|Fr/F|较大，或者力Fk较小。而且，为了准确地进行抗抖动操作，优选力Fk较小，这是因为由力Fk减第一、第二、第三及第四驱动单元的最大驱动力后剩余的力分量可用于抗抖动操作。
当第一正弦值大于第二正弦值时，力Fk较小。当第二正弦值大于第一正弦值时，力Fk较大。因此，为了准确旋转可移动单元20，当第一正弦值大于第二正弦值时，优选采用第一及第二水平负载px1、px2来控制旋转。或者，为了准确旋转可移动单元20，当第二正弦值大于第一正弦值时，优选采用第一及第二垂直负载py1、py2来控制旋转。
在上述说明以及在图13及图14中，第三方向z与地面平行。但是，即使第三方向与地面不平行，在第一实施例中通过控制得到的效果也是相同的。
下面将对第二实施例进行解释。在第二实施例中，第一、第二、第三及第四驱动单元以及第一、第二、第三及第四霍尔元件的设置与在第一实施例中不同。
因此，采用图15到图19，在第二实施例中将主要解释有关该实施例中与第一实施例中不同的结构。图16是沿着图15中的线b-b的剖面结构图。在第二实施例中，那些与在第一实施例中功能相同的部件采用与在第一实施例中相同的标记。
使可移动电路板220沿着第一方向x移动的第一驱动单元与第三侧面元件220c相连。换言之，第一线圈210a与第三侧面元件220c相连，第一磁铁310a通过第三磁轭32c与位于基板33一侧的可移动元件200相连，从而使第一磁铁310a朝向第三方向z上的第一线圈210a以及第一霍尔元件230a。
使可移动电路板220沿着第一方向x移动的第二驱动单元与第四侧面元件220d相连。换言之，第二线圈210b与第四侧面元件220d相连，第二磁铁310b通过第四磁轭32d与位于基板33一侧的可移动元件200相连，从而使第二磁铁310b朝向第三方向z上的第二线圈210b以及第二霍尔元件230b。
使可移动电路板220沿着第二方向y移动的第三驱动单元与第一侧面元件220a相连。换言之，第三线圈210c与第一侧面元件220a相连，第三磁铁310c通过第一磁轭32a与位于基板33一侧的可移动元件200相连，从而使第三磁铁310c朝向第三方向z上的第三线圈210c以及第三霍尔元件230c。
使可移动电路板220沿着第二方向y移动的第四驱动单元与第二侧面元件220b相连。换言之，第四线圈210d与第二侧面元件220b相连，第四磁铁310d通过第二磁轭32b与位于基板33一侧的可移动元件200相连，从而使第四磁铁310d朝向第三方向z上的第四线圈210d以及第四霍尔元件230d。
与在第一实施例中的方式相同，在可移动单元200被旋转之前，第一及第二线圈210a、210b的线圈模式具有与第二方向y平行的线段。与在第一实施例中的方式相同，在可移动单元200被旋转之前，第三及第四线圈210c、210d的线圈模式具有与第一方向x平行的线段。
与第一实施例中的方式相同，第一线圈210a的线圈模式以使第一驱动位点260a定位于第一线圈210a中心的方式设置。与第一实施例中的方式相同，第二线圈210b的线圈模式以使第二驱动位点260b定位于第二线圈210b中心的方式设置。与第一实施例中的方式相同，第一线圈210c的线圈模式以使第三驱动位点260c定位于第三线圈210c中心的方式设置。与第一实施例中的方式相同，第四线圈210d的线圈模式以使第四驱动位点260d定位于第四线圈210d中心的方式设置。
第一及第二线圈210a、210b设置于可移动电路板220上，使第一及第二驱动位点260a、260b的连线的中点与成像装置48的中心相一致，并使在可移动单元200移动及旋转之前的初始状态下，第一及第二驱动位点260a、260b的连线与第二方向y平行。因此，在可移动单元200移动及旋转之前的初始状态下，第一及第二驱动位点260a、260b的连线与第一方向x垂直。
第三及第四线圈210c、210d设置于可移动电路板220上，使第三及第四驱动位点260c、260d的连线的中点与成像装置48的中心相一致，并在可移动单元200移动及旋转之前的初始状态下，使第三及第四驱动位点260c、260d的连线与第一方向x平行。因此，在可移动单元200移动及旋转之前的初始状态下，第三及第四驱动位点260c、260d的连线与第二方向y垂直。
第一霍尔元件230a设置为使第一霍尔元件230a与第一驱动位点260a相一致。第二霍尔元件230b设置为使第二霍尔元件230a与第二驱动位点260b相一致。第三霍尔元件230c设置为使第三霍尔元件230c与第三驱动位点260c相一致。第四霍尔元件230d设置为使第四霍尔元件230d与第四驱动位点260d相一致。
与第一实施例中的方式相同，第一及第二磁铁310a、310b的N极与S极沿着第一方向x设置。与第一实施例中的方式相同，第三及第四磁铁310c、310d的N极与S极沿着第二方向y设置。
第一、第二、第三及第四磁轭的设置与第一实施例相同。
第一霍尔元件230a检测第一水平位置测定信号px1，第二霍尔元件230b检测第二水平位置测定信号px2，第三霍尔元件230c检测第一垂直位置测定信号py1，第四霍尔元件230d检测第二垂直位置测定信号py2。
上述方式将在下面进行更为详细地解释。点A′在第一方向x上的位置由第一霍尔元件230a测定，作为第一水平位置测定信号px1。点B′在第一方向x上的位置由第二霍尔元件230b测定，作为第二水平位置测定信号px2。点C′在第二方向y上的位置由第三霍尔元件230c测定，作为第一垂直位置测定信号py1。点D′在第二方向y上的位置由第四霍尔元件230d测定，作为第二垂直位置测定信号py2。
第一及第二水平位置测定信号px1、px2输入CPU40中。第一及第二水垂直置测定信号py1、py2输入CPU40中。第一及第二水平位置测定信号px1、px2以及第一及第二水垂直置测定信号py1、py2在CPU40中分别被转换成数字信号pdx1、pdx2、pdy1、pdy2。
以与第一实施例相同的方式，基于数据pdx1、pdx2、pdy1、pdy2以及线段AP、BP、CP、DP的长度d，按下列公式来计算位置P(pxx、pyy、pθ)的数据pxx＝(pdx1+pdx2)÷2；pyy＝(pdy1+pdy2)÷2；pθ＝cos-1{(pdx1-pdx2)/(2×d)}＝cos-1{(pdy1-pdy2)/(2×d)}。
可移动单元200的运动及旋转的控制方式与第一实施例中相同。
当可移动单元200沿着第一方向x移动时，CPU40控制第一及第二水平负载dx1、dx2的值，使第一及第二电磁力Pw1、Pw2的大小及方向相同。
当可移动单元200沿着第二方向y移动时，CPU40控制第一及第二垂直负载dy1、dy2的值，使第三及第四电磁力Pw3、Pw4的大小及方向相同。
当可移动单元200在可移动平面上旋转而既不沿着第一方向x又不沿着第二方向y移动时，CPU40根据下列三种控制模式中的一种对PWM负载进行控制在第一种模式中，CPU40控制第一及第二水平负载dx1、dx2的值，使第一及第二电磁力Pw1、Pw2方向相反，并使第一及第二电磁力Pw1、Pw2大小相同。在第二种模式中，CPU40控制第一及第二垂直负载dy1、dy2的值，使第三及第四电磁力Pw3、Pw4方向相反，并使第三及第四电磁力Pw3、Pw4大小相同。在第三种模式中，CPU40控制第一及第二水平负载dx1、dx2值以及第一及第二垂直负载dy1、dy2值，使第一及第二电磁力Pw1、Pw2方向相反，使第三及第四电磁力Pw3、Pw4方向也相反，并使第一及第二电磁力Pw1、Pw2大小相同，使第三及第四电磁力Pw3、Pw4大小也相同。
与在第一实施例中的方式相同，可移动单元200在可移动平面上的旋转控制模式由上述三种模式基于由位置检测器55测得的第三倾斜角tθ来决定。
当在水平位置操作相机时，根据上述第一种模式，CPU40控制使可移动单元200旋转的第一及第二水平负载dx1、dx2(见图18)。
当在垂直位置操作相机时，根据上述第二种模式，CPU40控制使可移动单元200旋转的第一及第二垂直负载dy1、dy2(见图19)。
基于第三倾斜角对第一、第二、第三及第四驱动单元进行控制的详细过程与在第一实施例中相同。在第三倾斜角tθ的大小处于下列范围的情况下，控制第一及第二水平PWM负载值pdx1、pdx2以控制可移动单元200的旋转-180°＜tθ＜-135°、-45°＜tθ＜45°、135°＜tθ＜180°。在第三倾斜角tθ的大小处于下列范围的情况下，控制第一及第二垂直PWM负载值pdy1、pdy2以控制可移动单元200的旋转-135°＜tθ＜-45°、45°＜tθ＜135°。
在第一及第二实施例中，在第一正弦值大于第二正弦值的情况下，CPU40控制第一及第二水平PWM负载值pdx1、pdx2，以控制可移动单元20、200的旋转；在第二正弦值大于第一正弦值的情况下，CPU40控制第一及第二垂直PWM负载值pdy1、pdy2，以控制可移动单元20、200的旋转。然而，当第一及第二正弦值之差小于预定阈值时，CPU40可对第一及第二水平PWM负载值pdx1、pdx2及第一及第二垂直PWM负载值pdy1、pdy2进行控制。当相机60绕着光轴LX倾斜时，力Fk具有沿第一方向x的力分量和沿第二方向y的力分量。因此，优选第一、第二、第三及第四驱动力都用于可移动单元20、200的旋转。
在第一及第二实施例中，采用了检测重力投影的方向的位置检测器。然而，也可使用可直接检测重力方向的位置检测器。重力方向就意味着重力作用于物体的方向。而且，在该实施例中，重力方向意味着物体由于重力的作用而发生移动的方向。可移动单元可在重力作用下发生移动的方向，即为重力投影的方向，因为可移动单元20被支撑使得在可移动平面上移动。因此，重力投影的方向包含了重力方向。
在第一及第二实施例中，通过判断第一正弦值及第二正弦值哪一个大的方式，来实现为可移动单元20、200提供旋转力的驱动单元的改变。然而，当重力方向与第一方向x平行时，沿第二方向y产生力的驱动单元可使可移动单元20、200旋转。当重力方向与第一方向x不平行时，沿第一方向x产生力的驱动单元也可使可移动单元20、200旋转。相反地，当重力方向与第二方向y平行时，沿第一方向x产生力的驱动单元可使可移动单元20、200旋转。当重力方向与第二方向y不平行时，沿第二方向y产生力的驱动单元也可使可移动单元20、200旋转。
通常在垂直位置或者水平位置进行照片成像。因此，即使在选择为可移动单元20、200的旋转提供力的驱动单元的控制如同上述结构那样简单的情况下，也可使可移动单元20、200精确地旋转。因此，可采用更为简单的位置检测器。例如，这种位置检测器可以是能够判断预定方向是否与重力方向水平的位置检测器。
在第一及第二实施例中，位置检测器是一种加速度传感器。然而，位置检测器也可以是一种水银开关(mercury switch)，或者是一种带有钢珠(steel-ball)的非接触式开关。
在第一及第二实施例中，可移动单元20、200接收电磁力的位点数量为4个。然而，在下列四种情况下，可移动单元20、200接收电磁力的位点数量可大于或等于3一种情况是，可移动单元20、200接收沿着第一方向x的电磁力时，位点数量大于或等于2。另一种情况是，两点之间的连线与第一方向x不平行，其为可移动单元20、200接收来自第一方向x的电磁力的两点。换言之，该连线与第一方向x相交。第三种情况是，可移动单元20、200接收沿着第二方向y的电磁力时，位点数量大于或等于2。最后一种情况是，两点之间的连线与第二方向y不平行，其为可移动单元20、200接收来自第二方向y的电磁力的两点。换言之，该连线与第二方向y相交。
尽管这里参考附图对本发明的实施例进行了详细描述，显而易见地，在不背离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可对其进行各种改变和变化。
权利要求
1.一种抗抖动装置，包括可移动单元；固定单元，当所述可移动单元沿着彼此并不相同的第一及第二方向移动时，以及当所述可移动单元在与所述第一及第二方向都平行的可移动平面上旋转时，其为可移动单元提供支撑；第一驱动单元，其在所述第一方向上为所述可移动单元提供第一驱动力，并与所述可移动单元及所述固定单元中的一个相连；第二驱动单元，其在所述第二方向上为所述可移动单元提供第二驱动力，并与所述可移动单元及所述固定单元中的一个相连；第三驱动单元，其在所述第三方向上为所述可移动单元提供第三驱动力，并与所述可移动单元及所述固定单元中的一个相连；第四驱动单元，其在所述第四方向上为所述可移动单元提供第四驱动力，并与所述可移动单元及所述固定单元中的一个相连；第一检测器，检测作用于所述可移动单元上的重力方向；第二检测器，检测围绕与所述可移动平面垂直的直线的旋转运动；以及控制单元，其控制所述第一、第二、第三及第四驱动力；并且当重力方向与所述第一方向平行时，所述控制器控制所述第三及第四驱动力，以校正所述旋转运动；并且当重力方向与所述第二方向平行时，所述控制器控制所述第一及第二驱动力，以校正所述旋转运动。
2.根据权利要求1所述的抗抖动装置，其中当所述第一方向与所述重力方向之间的夹角的第一正弦值大于所述第二方向与所述重力方向之间的夹角的第二正弦值时，所述控制器控制所述第一及第二驱动力，以校正由所述第二检测器测得的所述旋转运动，以及当所述第二正弦值大于所述第一正弦值时，所述控制器控制所述第三及第四驱动力，以校正由所述第二检测器测得的所述旋转运动。
3.根据权利要求2所述的抗抖动装置，其中，当所述第一及第二正弦值的差值小于预定阈值时，所述控制器控制所述第一、第二、第三、第四驱动力，以校正由所述第二检测器测得的所述旋转运动。
4.根据权利要求1所述的抗抖动装置，其中所述第一驱动单元在所述可移动单元上的第一驱动位点输出所述第一驱动力，所述第二驱动单元在所述可移动单元上的第二驱动位点输出所述第二驱动力，所述第三驱动单元在所述可移动单元上的第三驱动位点输出所述第三驱动力，所述第四驱动单元在所述可移动单元上的第四驱动位点输出所述第四驱动力，连接所述第一及第二驱动位点之间的第一线段与所述第一方向不平行，并且连接所述第三及第四驱动位点之间的第二线段与所述第二方向也不平行。
5.根据权利要求4所述的抗抖动装置，其中所述第一线段与所述第一方向垂直，所述第二线段与所述第二方向垂直。
6.根据权利要求1所述的抗抖动装置，其中所述相机包括所述抗抖动装置，所述可移动平面与所述相机的相机镜头的光轴垂直。
7.根据权利要求1所述的抗抖动装置，其中成像装置及手抖动校正镜头中的一个与所述可移动单元相连。
8.根据权利要求1所述的抗抖动装置，其中所述第一方向与所述第二方向垂直。
9.根据权利要求1所述的抗抖动装置，其中所述第一检测器是加速度传感器、水银开关以及带有钢珠的非接触式开关中的一种。
全文摘要
本发明涉及了一种抗抖动装置，其包括可移动单元、固定单元、第一驱动单元、第二驱动单元、第三驱动单元、第四驱动单元、第一检测器、第二检测器以及一个控制单元。可移动单元可沿着第一方向及第二方向移动并可在可移动平面上旋转。固定单元支撑可移动单元。第一及第二驱动单元在第一方向上为可移动单元提供驱动力。第三及第四驱动单元在第二方向上为可移动单元提供驱动力。第一检测器检测作用于可移动单元上的重力方向。第二检测器检测围绕与可移动平面垂直的直线的旋转运动。控制单元控制第三及第四驱动力，以校正当重力方向与第一方向平行时的旋转运动。控制单元控制第一及第二驱动力，以校正当重力方向与第二方向平行时的旋转运动。
文档编号H04N5/232GK1752837SQ200510105088
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月26日 优先权日2004年9月24日
发明者瀬尾修三 申请人:宾得株式会社